蛍光タンパクセンサーを発現する遺伝子改変マウスを用いた匂い情報処理機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21700441
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 神経・筋肉生理学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 武藤 弘樹 独立行政法人理化学研究所, 神経回路ダイナミクス研究チーム, 研究員 (60443040)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2009年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 嗅脳 / 膜電位センサー / 脳機能光学測定 / 遺伝子改変マウス / in vivo / 匂いの記憶・学習

研究概要

本研究を遂行するため、VSFP2.3(膜電位感受性蛍光タンパク質)を嗅脳の僧帽細胞へ特異的に発現させた遺伝子改変マウス系統の作製を行った。現在、いくつかの系統を用い発現パターンと機能確認を行っている。平行して、VSFP2.3とVSFP2.42の生体脳における機能確認を胎仔期エレクトロポレーションを用いて行ったところ、VSFPが生体脳で機能し、外部からの感覚入力による神経活動を観察するのに十分な精度を持つことが実証された。

研究成果

• [雑誌論文] Optogenetic monitoring of membrane potentials. (2011)
  • 著者名/発表者名: Mutoh, H., Perron, A., Akemann, W., Iwamoto, Y., Knopfel, T.
  • 雑誌名: Exp Physiol. 96 ページ: 13-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] 膜電位感受性蛍光タンパク質による脳機能イメージング (2011)
  • 著者名/発表者名: 武藤弘樹., Akemann, W., Knopfel, T.
  • 雑誌名: Medical Bio. Vol.8, No 1 ページ: 24-31
  • NAID: 40017437513
• [雑誌論文] 膜電位感受性蛍光タンパク質の開発と神経活動観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 武藤弘樹., Knopfel, T.
  • 雑誌名: BIO INDUSTRY. Vol.28, No 2 ページ: 18-25
• [雑誌論文] Optogenetic monitoring of membrane potentials (2011)
  • 著者名/発表者名: Mutoh H
  • 雑誌名: Experimental Physiology 巻: 96 ページ: 13-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] 膜電位感受性蛍光タンパク質による脳機能イメージング (2011)
  • 著者名/発表者名: 武藤弘樹
  • 雑誌名: Medical Bio 巻: 第8巻第1号 ページ: 24-31
  • NAID: 40017437513
• [雑誌論文] 膜電位感受性蛍光タンパク質の開発と神経活動観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 武藤弘樹
  • 雑誌名: BIO INDUSTRY 巻: 第28巻第2号 ページ: 18-25
• [雑誌論文] Imaging brian electric signals with genetically targeted voltage-sensitive fluorecsent proteins. (2010)
  • 著者名/発表者名: Akemann, W., Mutoh, H., Perron, A., Rossier, J., Knopfel, T.
  • 雑誌名: Nat Methods.*These authors contributed equally to this work. 7 ページ: 643-649
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging brian electric signals with genetically targeted voltage-sensitive fluorecsent proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: Akemann W
  • 雑誌名: Nature Methods 巻: 7 ページ: 643-649
  • 査読あり
• [雑誌論文] 膜電位感受性蛍光タンパク質による脳機能のイメージング (2010)
  • 著者名/発表者名: 武藤弘樹
  • 雑誌名: ライフサイエンス新着論文レビュー
• [雑誌論文] Second and third generation voltage-sensitive fluorescent proteins for monitoring membrane potential. (2009)
  • 著者名/発表者名: Perron, A., Mutoh, H., Akemann, W., Gautam, SG., Dimitrov, D., Iwamoto, Y., Knopfel, T.
  • 雑誌名: Front Mol Neurosci. 2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectrally-resolved response properties of the three most advanced FRET based fluorescent Protein voltage probes. (2009)
  • 著者名/発表者名: Mutoh, H., Perron, A., Dimitrov, D., Iwamoto, Y., Akemann, W., Chudakov, DM., Knopfel, T.
  • 雑誌名: PLoS ONE.*These authors contributed equally to this work. 4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Red-shifted voltage-sensitive fluorescent proteins. (2009)
  • 著者名/発表者名: Perron, A., Mutoh, H., Launey, T., Knopfel, T.
  • 雑誌名: Chem Biol.*These authors contributed equally to this work. 24 ページ: 1268-1277
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of voltage sensitive fluorescent proteins on neuronal excitability. (2009)
  • 著者名/発表者名: Akemann, W., Lundby, A., Mutoh, H., Knopfel, T.
  • 雑誌名: Biophys J. 96 ページ: 3959-3976
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge movement of a voltage-sensitive fluorescent protein. (2009)
  • 著者名/発表者名: Villalba-Galea, CA., Sandtner, W., Dimitrov, D., Mutoh, H., Knopfel, T., Bezanilla, E.
  • 雑誌名: Biophys J. 96 ページ: 19-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploration of fluorescent protein voltage probes based on circularly permuted fluorescent proteins. (2009)
  • 著者名/発表者名: Gautam, SG., Perron, A., Mutoh, H., Knopfel, T.
  • 雑誌名: Front Neuroengineering. 2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical measurement of mGluR1 conformational changes reveals fast activation, slow deactivation and sensitization. (2009)
  • 著者名/発表者名: Marcaggi. P., Mutoh, H., Dimitrov, D., Knopfel, T.
  • 雑誌名: Proc Nati Acad Sci USA. 106 ページ: 11388-11393
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical imaging of postsynaptic odor representation in the glomerular layer of the mouse olfactory bulb. (2009)
  • 著者名/発表者名: Fletcher, ML., Masurkar, AV., Xing, J., Imamura, F., Xiong, W., Nagayama, S., Mutoh, H., Greer, CA., Knopfel, T., Chen, W.
  • 雑誌名: J Neurophysiol. 102 ページ: 817-830
  • 査読あり
• [雑誌論文] Red-shifted voltage-sensitive fluorescent proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: Perron A
  • 雑誌名: Chemistry & Biolog 巻: 16 ページ: 1268-1277
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploration of fluorescent protein voltage probes based on circularly permuted fluorescent proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: Gautam SG
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroengineering 巻: 2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Second and third generation voltage-sensitive fluorescent proteins for monitoring membrane potential (2009)
  • 著者名/発表者名: Perron A
  • 雑誌名: Frontiers in Molecular Nenroscience 巻: 2
• [雑誌論文] Optical measurement of mGluR1 conformational changes reveals fast activation, slow deactivation, and sensitization (2009)
  • 著者名/発表者名: Marcaggi P
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 106 ページ: 11388-11393
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical imaging of postsynaptic odor representation in the glomerular layer of the mouse olfactory bulb (2009)
  • 著者名/発表者名: Fletcher ML
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 巻: 102 ページ: 817-930
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of voltage sensitive fluorescent proteins on neuronal exicitability (2009)
  • 著者名/発表者名: Akemann W
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 96 ページ: 3959-3976
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectrally-resolved response properties of the three most advanced FRET based fluorescent protein voltage probes (2009)
  • 著者名/発表者名: Mutoh H
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge movement of a voltage-sensitive fluorescent protein (2009)
  • 著者名/発表者名: Villalba-Galea CA
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 96
  • 査読あり
• [学会発表] Voltage sensitive protein 2.3 : a novel tool to study sarcolemmal structure and electrical activity in mouse hearts. (2011)
  • 著者名/発表者名: Chang Liao M., Mutoh H., Iwamoto Y., Raad N., Nikolaev V., Luther S., Lehnart S., Wagner S., Maier L., Stuhmer W., Knopfel T., Zimmerman W.
  • 学会等名: Biophysics 55^<nd>
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] Voltage sensitive protein 2.3 : a novel tool to study sarcolemmal structure and electrical activity in mouse hearts (2011)
  • 著者名/発表者名: Chang Liao M
  • 学会等名: Biophysics 55^<th>
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] Characterization of second generation voltage-sensitive fluorescent proteins as genetically-encoded probes of membrane voltage of neurons in vitro. Soc. (2010)
  • 著者名/発表者名: Akemann W., Mutoh H., Perron A., Dimitrov D., Knopfel T.
  • 学会等名: Neurosci 40^<th>
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Characterization of second generation voltage-sensitive fluorescent proteins as genetically-encoded probes of membrane voltage of neurons in vivo. (2010)
  • 著者名/発表者名: Mutoh H., Akemann W., Perron A., Dimitrov D., Knopfel T.
  • 学会等名: Soc. Neurosci 40^<th>
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Characterization of second generation voltage-sensitive fluorescent proteins as genetically-encoded probes of membrane voltage of neurons in vivo (2010)
  • 著者名/発表者名: Mutoh H
  • 学会等名: NEUEOSCIENCE 2010
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Characterization of second generation voltage-sensitive fluorescent proteins as genetically-encoded probes of membrane voltage of neurons in vitro (2010)
  • 著者名/発表者名: Akemann W
  • 学会等名: NEUROSCIENCE 2010
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Red-shifted fluorescent reporter proteins for membrane potential. (2010)
  • 著者名/発表者名: Perron A., Mutoh H., Launey T., Knopfel T.
  • 学会等名: 2010 Canadian Neuroscience Meeting
  • 発表場所: Ottawa, Canada
  • 年月日: 2010-05-16
• [学会発表] Optical recording of electrical activity of pyramidal neurons using a genetically-encoded voltage probe. (2010)
  • 著者名/発表者名: Akemann W., Mutoh H., Perron A., Gautam S., Dimitrov D., Yoshida R., Shimogori T., Launey T., Knopfel T.
  • 学会等名: Francis Crick Neuroscience Symposium
  • 発表場所: Suzhou, China
  • 年月日: 2010-04-14
• [学会発表] Optical recording of electrical activity of pyramidal neurons using a gene tically-encoded voltage probe (2010)
  • 著者名/発表者名: Akemann W
  • 学会等名: Francis Crick Neuroscience Symposium
  • 発表場所: Suzhou, China
  • 年月日: 2010-04-14
• [学会発表] Second and third generation voltage-sensitive fluorescent proteins. (2010)
  • 著者名/発表者名: Akemann W., Mutoh H., Yoshida R., Shimogori T., Knopfel T.
  • 学会等名: Biophysics 54^<nd>
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2010-02-02
• [学会発表] Red-shifted fluorescent reporter proteins for membrane potential (2010)
  • 著者名/発表者名: Perron A
  • 学会等名: 2010 Canadian Neuroscience Meeting
  • 発表場所: Ottawa, Canada
• [学会発表] Voltage-sensitive fluorescent proteins for monitoring membrane potential (2009)
  • 著者名/発表者名: Knopfel T
  • 学会等名: NEUROSCIENCE 2009
  • 発表場所: Chicago, IL, USA
  • 年月日: 2009-10-21
• [学会発表] Engineering of a genetically encodable fluorescent voltage sensor exploiting fast Ci-VSP voltage-sensing movements. (2009)
  • 著者名/発表者名: Knopfel T ., Mutoh H., Perron A., Gautam S., Dimitrov D., Akemann W.
  • 学会等名: Soc. Neurosci 39^<th>
  • 発表場所: Chicago, USA
• [学会発表] Second and third generation voltage-sensitive fluorescent proteins. (2009)
  • 著者名/発表者名: Perron A., Dimitrov D., Mutoh H., Yokoyama J., Knopfel T.
  • 学会等名: Fluorescence 2009, Fluorescence in Biology An International Conference
  • 発表場所: Mumbai, India.
• [図書] Membrane Potential Imaging in the Nervous System. Chapter 14 (2011)
  • 著者名/発表者名: Jin, L., Mutoh, H., Knopfel, T., Cohen, LB., Hughes, T., Pieribone, VA., Isacoff, EY., Salzberg, BM., Baker, BJ.
  • 出版者: Genetically encoded protein sensors of membrane potential. Springer.
• [図書] Membrane Potential Imaging in the Nervous System (2011)
  • 著者名/発表者名: Jin L
  • 出版者: Springer
• [図書] Imaging the Brain with Optical Methods. Chapter 2 (2010)
  • 著者名/発表者名: Jin, L., Baker, BJ., Cohen, LB., Mutoh, H., Dimitrov, D., Perron, A., Iwamoto, Y., Isacoff, EY., Pieribone, VA., Hughes, T., Knopfel, T., Akemann, W.
  • 出版者: Fluorescent sensors of membrane potential that are genetically encoded. Springer.
• [図書] Imaging the Brain with Optical Methods (2010)
  • 著者名/発表者名: Jin L
  • 出版者: Springer
• [図書] Imaging the Brain with Optical Methods (2009)
  • 著者名/発表者名: Jin L
  • 出版者: Springer
• [備考] ホームページ等
• [備考] 独立行政法人理化学研究所プレスリリース
  • URL: http://www.riken.jp/r-world/info/release/press/2010/100712/detail.html
• [備考] 独立行政法人理化学研究所2010年理研ニュース9月号
  • URL: http://www.riken.go.jp/r-world/info/release/news/2010/sep/spo_03.html
• [備考] ライフサイエンス新着論文レビュー
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/616
• [備考] 日刊工業新聞
  • URL: http://www.nikkan.co.jp/newrls/rls20100712i-04.html
• [備考] Science News最先端の科学技術情報
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